サブネットとCIDRの基礎 — IPアドレスの分割をゼロから理解する

「/24 って結局いくつ使えるの？」「サブネットマスクと CIDR は何が違うの？」——ネットワーク設計でつまずきやすいポイントです。本記事では、IPv4アドレスの32ビット構造から、ネットワーク部とホスト部の分け方、サブネットマスク／プレフィックス長、使用可能ホスト数の計算、そして実際にサブネットを分割する手順までを、検算した具体例とともにゼロから解説します。

1. IPv4アドレスとは — 32ビットと4つのオクテット

IPv4アドレスは 32ビットの数値です。これを8ビットずつ4つに区切り、それぞれを10進数（0〜255）で表して . でつないだものが、見慣れた表記です。この8ビットの塊をオクテットと呼びます。

たとえば 192.168.10.1 は、2進数では次のようになります。

1オクテットは8ビットなので表せる値は 2^8 = 256 通り、つまり 0〜255 です。32ビット全体では 2^32 ≈ 約43億 個のアドレスを表現できます。

2. ネットワーク部とホスト部

IPアドレスは大きく2つの部分に分かれます。前半のネットワーク部は「どのネットワーク（サブネット）か」を、後半のホスト部は「そのネットワーク内のどの端末か」を表します。郵便にたとえると、ネットワーク部が「町名・番地」、ホスト部が「その住所の中の部屋番号」のイメージです。

同じネットワーク部を持つ端末同士は、ルーターを介さず直接通信できます。逆にネットワーク部が異なる相手へは、ルーターを経由します。つまり「どこまでがネットワーク部か」を決めることが、ネットワークを分ける（サブネット化する）ということです。

3. サブネットマスクとプレフィックス長（CIDR）

「どこまでがネットワーク部か」を示すのがサブネットマスクです。マスクは32ビットで、ネットワーク部を1、ホスト部を0で表します。1は必ず左から連続して並びます。

たとえばネットワーク部が先頭24ビットの場合、マスクは次のようになります。

CIDR表記（Classless Inter-Domain Routing）は、マスクの先頭から連続する1の個数を /24 のようにスラッシュと数字で書く短縮表記です。255.255.255.0 と /24 はまったく同じ意味です。たとえば 192.168.10.1/24 は「アドレス 192.168.10.1、ネットワーク部は先頭24ビット」を表します。

4. ネットワークアドレス・ブロードキャストアドレス・使用可能ホスト数

1つのサブネットには、特別な意味を持つ2つのアドレスがあります。

• ネットワークアドレス：ホスト部がすべて 0 のアドレス。そのサブネット自体を表す「名前」で、端末には割り当てません。
• ブロードキャストアドレス：ホスト部がすべて 1 のアドレス。サブネット内の全端末への一斉送信に使い、こちらも端末には割り当てません。

したがって、プレフィックス長 n のサブネットで実際に端末へ割り当てられる使用可能ホスト数は次の式で求まります。

例として 192.168.10.0/24 を見てみましょう。ホスト部は8ビットなのでアドレス総数は 2^8 = 256、使用可能ホストは 256 − 2 = 254 台です。具体的には次のようになります。

/31 と /32 の例外

上の − 2 のルールには例外があります。

• /31：アドレスは2個（2^1）しかなく、式どおりだと使用可能ホストが0になってしまいます。そこで RFC3021 では、ルーター同士を結ぶ2地点間リンク（point-to-point）向けに、2つのアドレスを両方ともホストとして使えると定めています。ネットワーク／ブロードキャストアドレスは設けません。
• /32：アドレスは1個だけで、特定の単一ホストを指すために使います。ループバックアドレスや、ルーティング・アクセス制御で「この1台だけ」を指定する場合などに用います。

5. プライベートアドレス（RFC1918）とIPクラス

インターネットで使うグローバルアドレスとは別に、組織内ネットワーク用に予約されたのがプライベートアドレスです。RFC1918 で次の3範囲が定められています。家庭や社内のLANでは、この範囲を自由に使えます。

これらのアドレスはインターネット上では使われないため、外部と通信するときはNATでグローバルアドレスに変換されます。

かつてのIPクラス（A／B／C）

CIDRが普及する前は、アドレスの先頭ビットでクラスが固定的に決まっていました。歴史的経緯として知っておくと、上の表の「旧クラス」の対応も理解しやすくなります。

6. サブネット分割の例 — /24 を /26 へ4分割する

1つの /24（254台）を、部署ごとに小さく分けたいとします。ホスト部から2ビットを借りてネットワーク部に回すと、プレフィックス長は 24 + 2 = /26 になり、サブネットが 2^2 = 4 個に分かれます。

/26 はホスト部が 32 − 26 = 6 ビットなので、1サブネットあたりのアドレス総数は 2^6 = 64、使用可能ホストは 64 − 2 = 62 台です。192.168.10.0/24 を4分割すると次のようになります。

ネットワークアドレスが 0, 64, 128, 192 と 64ずつ増えている点に注目してください。これは1サブネットのアドレス総数（64）と一致します。この「増分（ブロックサイズ）」は 2^(32−n) で求められ、サブネット分割の計算でいちばんの目印になります。

代表的なプレフィックスとホスト数